Elektron Jurnal Ilmiah Volume 14  Nomor  2 Desember  2022
DOI : https://doi.org/ 10.30630/eji.14.2.302

## Optimalisasi Antena Mikrostrip Tiga Pita Untuk Penerapan Pada WLAN dan WiMAX
* , Muhammad Aditya Nikhaldo, 1 Ikhwana Elfitri 2 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Andalas *Corresponding Author :adityanikhaldc@gmail.com
Abstract— Teknologi Wired WLAN (Wireless Local Area Network) muncul sebagai  jaringan yang paling banyak digunakan. WLAN cocok untuk yang membutuhkan internet. Dengan menggunakan WLAN akan didapati berbagai kelebihan  bagi  penggunanya.  Begitu  juga  dengan  teknologi  nirkabel  WiMAX  (Worldwide  Interoperability  for Microwave Access), WiMAX pada dasarnya memiliki fungsi yang mirip dengan WLAN, tetapi dengan perbedaan kecil tertentu.WLAN  dapat  menjangkau    satu  local  area,  berbeda  dengan  WiMAX  yang    dapat  menjangkau  satu metropolitan area hingga 50km. Antena merupakan salah satu bagian dari sistem dari WLAN dan WiMAX. Saat ini masih terbatas rancangan antena yang bekerja pada tiga pita yaitu frekuensi 2,4 GHz, 3,3 GHz dan 5,2 GHz. Penelitian ini  membahas  mengenai antena  mikrostrip tiga pita yang dioptimalkan pada  frekuensi 2,4 GHz dan 5,2 GHz untuk penerapan WLAN dan 3,3 GHz pada WiMAX. Antena terdiri dari dua lapis bahan FR4 (epoxy) printed circuit board (PCB) dengan ketebalan (h) 1,6 mm, konstanta dielektrik (εr) 4.4, dan faktor rugi dielektrik (tan) 0,02 dengan dimensi 35 mm × 48 × 1,6 mm. Antena ini disimulasikan menggunakan perangkat lunak CST. Perancangan antena Studio Suite 2018  dilakukan  dengan  menyesuaikan  ukuran  slot  spacing,  panjang  slot,  ukuran  ground  clearance,  dan  ukuran panjang board. Dalam  desain  antena ini, ukuran slot dapat  ditingkatkan  di sisi  kiri  patch  untuk  meningkatkan slot pitch untuk return loss yang lebih dalam, dan sisi kanan patch untuk meningkatkan slot pitch untuk return loss yang lebih pendek. Hasil pada proses simulasi didapatkan frekuensi kerja, nilai bandwidth dan return loss yang baik, antena dapat beroperasi pada  frekuensi yang diharapkan yaitu 2,4 GHz, 3,2 GHz, 5,2 GHz dengan return loss -42 dB, -44 dB, -31 dB.  Bandwidth 114,4 MHz, 121,2MHz dan 287,9MHz.

## Keywords: Mikrostrip, Tiga pita, WLAN, WiMAX
Abstrak— Wired WLAN (Wireless Local Area Network) technology emerged as the most widely used network. WLAN is suitable for those who need internet. By using WLAN will be found various advantages for its users. Likewise with WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) wireless technology, WiMAX basically has a function similar to WLAN, but with certain small differences. WLAN can cover one local area, in contrast to WiMAX which can cover a metropolitan area  of  up  to  50km.  Antenna  is  an  integral  part  of  WLAN  and  WiMAX.  This  paper  discusses  a  three-band  microstrip antenna optimized for WLAN and WIMAX technology. The antenna consists of two layers of FR4 (epoxy) printed circuit board (PCB) with a thickness (h) of 1.6 mm, a dielectric constant (εr) of 4.4, and a dielectric loss factor (tan) of 0.02 with dimensions of 35 mm × 48 × 1.6 mm . This antenna is simulated using CST software. The design of the Studio Suite 2018 antenna is done by adjusting the size of the slot spacing, the length of the slot, the size of the ground clearance, and the size of the board length. In this antenna design, the slot size can be increased on the left side of the patch to increase the slot pitch for a deeper return loss, and the right side of the patch to increase the slot pitch for a shorter return loss. The results in  the  simulation  process  obtained  good  working  frequency,  bandwidth  and  return  loss,  the  antenna  can operate  at  the expected frequencies, namely 2.4 GHz, 3.2 GHz, 5.1 GHz with a return loss of -42 dB, -44 dB, - 31 dB. Bandwidths 114.4 MHz, 121.2MHz and 287.9MHz.

## Keywords: Microstrip Antenna, Triple-Band, WLAN, WIMAX
© 2022 Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Berapa dekade terakhir ini teknologi computer telah berkembang  sangat cepat, ditandai dengan  banyaknya pengguna  internet  yang  digunakan  disetiap  perangkat agar berkomunikasi sesama pengguna guna terbentuknya jaringan online. Teknologi Wired WLAN (Wireless  Local  Area  Network)  muncul  sebagai jaringan  yang  paling  banyak  digunakan[2].  WLAN cocok  untuk  yang  membutuhkan  internet  [3].  Dengan menggunakan WLAN akan didapati berbagai kelebihan bagi  penggunanya  [4].  Begitu  juga  dengan  teknologi nirkabel  WiMAX  (Worldwide  Interoperability  for Microwave Access), WiMAX pada dasarnya memiliki
fungsi  yang  mirip  dengan  WLAN,  tetapi  dengan perbedaan  kecil  tertentu.WLAN  dapat  menjangkau satu local area , berbeda dengan WiMAX yang  dapat menjangkau satu metropolitan area hingga 50km [5].
Antena adalah salah satu elemen penting dari sistem WLAN  dan  WiMAX.  Antena  yang  berbeda  telah dirancang untuk koneksi WLAN dan WiMAX. Antena tersebut  antara  lain:  Antena  planar  berbentuk  C dirancang untuk frekuensi 1,6 GHz dan 2,45 GHz dan 5,5 GHz, dimensi material FR4 48 × 35 mm, dan return loss -18, -20 dan -28 dB[6]. Antena berikutnya adalah antena loop persegi  panjang  tiga  pita  dengan  dimensi 40  ×  30  mm  yang  terbuat  dari  bahan  FR4  dan return
Muhammad Aditya Nikhaldo dkk : Optimalisasi Antena Mikrostrip Tiga Pita Untuk Penerapan Pada WLAN dan WiMAX
loss -22 dB pada 2,24-2,71 GHz, -28 dB pada 3,4-4,5 GHz  dan  -22  dB  pada  frekuensi  5,2-6,43  GHz[7]. Kemudian,  Sayan  dkk.  Didesain  antena  berbentuk  T dengan dimensi 70×58  mm dari  material FR4 dengan return loss sebesar -28 dB pada 2,48 GHz, -33 dB pada 3,44 GHz, -15 dB pada 5.5 GHz[8].  Selanjutnya antena berbentuk  L  memiliki  frekuensi  operasi  2,4  GHz  dan return loss -16 dB, frekuensi operasi 3 GHz memiliki - 22  dB,  frekuensi  operasi  3,2 GHz  dan  return  loss  -22 dB berbahan FR4 berukuran 31×31 mm [9]. Kemudian antena berbentuk U beroperasi pada 2,4 GHz dengan  - 18  dB,  pada  3,5  GHz  dengan    -23  dB  dan  pada  5,2 hingga  5,8  GHz  dengan        -21  dB  menggunakan material  FR4  berdimensi  28  ×  14  mm  [10].  Antena patch  logam  persegi  panjang  menggunakan  material FR4 dengan dimensi 30 × 22 mm dan beroperasi pada 2,6 GHz dengan -12 dB, 3,1 GHz dengan  -31 dB dan 5,5  GHz  dengan  -15  dB[11].  Selanjutnya  antena berbentuk  T  dengan  dimensi  35×30  mm  beroperasi pada  frekuensi  2,1-2,4  GHz  dengan  -19  dB,  pada frekuensi  3,1-4,06  GHz  dengan  -18  dB  dan  pada frekuensi 5,1 -5,9 GHz dengan -23 dB[12]. Selain itu, antena  yang  dirancang  oleh  [1]  dengan  dimensi  35  × 51,5 mm terbuat dari FR4, yaitu pada 2,4 GHz dengan -38 dB, pada 3,2 GHz dengan -21 dB dan pada 5,1 GHz dengan -29dB. Pada desain [1] terdapat parameter yang nilainya (0,1 mm) yang dapat dilihat pada tabel 2, nilai parameter  yang  terlalu  kecil  ini  mempersulit dilakukannya  fabrikasi  untuk  desain  ini.  Untuk mengatasi hal itu dilakukan perubahan pada parameter yang  nilai  nya  kecil  kemudian  dengan  menyesuaikan ukuran slot spacing , panjang slot, ukuran ground, dan ukuran panjang board . Dalam desain antena ini, ukuran slot  dapat  ditingkatkan  di  sisi  kiri  patch  untuk meningkatkan slot pitch untuk return  loss yang  lebih dalam,  dan  sisi  kanan  patch  untuk  meningkatkan slot pitch untuk  return  loss  yang  lebih  pendek    Paper  ini akan  mengoptimalkan  rancangan  antenna  pada frekuensi kerja 2,4 GHz, 3,2 GHz dan 5,1 GHz untuk memperoleh return loss yang lebih baik.

## II. METODE
Pada  penelitian  Antena  hasil  rancangan  yang diharapkan  mampu  memenuhi  beberapa spesifikasi parameter antena yang dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Awal  Hasil Simulasi Antena
Parameter Parameter Awal Simulasi Return Loss Bandwidth Frekuensi Kerja Ukuran -38, -21, -29 dB 111,4, 124, 275,2 Mhz 2,4, 3,2, 5,1 GHz 35 × 51 × 1.6 mm
Setelah menentukan spesifikasi antena selanjutnya menentukan jenis substrat yang digunakan, dalam, pemilihan substrat sangat dibutuhkan pengetahuan  tentang  spesifikasi  umum  dari  substrat
tersebut. Pada  penelitian ini  digunakan  Material FR-4 konstanta (ε r ) sebesar 4,4, faktor disipasi 0,02  dengan ketebalan  1,6  mm.  Kemudian  dilakukan  beberapa tahapan  dalam  melakukan  perancangan  sesuai  alur yang ditunjukkan pada Gambar 1. Tahapan perancangan  antena  pertama  kali  adalah  menentukan karakteristik  antena  yang  diinginkan,  karakteristik antena yang dimaksud yaitu frekuensi kerja, return los, bandwidth.

## Gambar 1 Diagram Alir Perancangan Antena
Frekuensi  resonansi  antena  mikrostrip  untuk aplikasi  WLAN  dan  WiMAX  bekerja  pada  rentang 2,4-2,484 GHz (WLAN), 2,5-2,6 GHz (WiMAX), 3,1- 3,3 GHz (WiMAX), 5,1-5,35 GHz (WLAN).
Setelah  itu  dilakukan  studi  parametrik  antena dengan menyesuaikan  parameter antena  menggunakan aplikasi    CST  Studio  2018.  Parameter  desain  awal disajikan  pada  Tabel  2.  Desain  awal  hasil  simulasi parameter awal dapat dilihat pada Gambar  2 dan nilai return loss parameter awal pada Gambar 3
Mulai Tidak Penentuan  Karakteristik Antena Disain antena menggunakan software CST Perbandingan dengan antena sejenis yang sudah ada Optimimalisasi disain Ya Pembuatan Laporan Sesuai dengan kebutuhan ? Selesai

## Muhammad Aditya Nikhaldo dkk : Optimalisasi Antena Mikrostrip Tiga Pita Untuk Penerapan Pada WLAN dan WiMAX
Tabel 2. Parameter Desain Awal Antena Parameter    L1    l2    L3    L4    Lf     Lg    L     B   C   LG Ukuran (mm)             9     0    1,9     8      29    30  51,5   0,1 0,5 30 Parameter  W1   W2  W3   W    G1    G2    G3    W4   LF
Ukuran        4       1     25     35    0,1    0,1   10,4  1,4  29
(mm) Gambar 2. Desain Awal Antena [1]
Gambar 3. Return Loss Parameter Awal [1]

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  dilakukan  perancangan  menggunakan aplikasi CST Studio 2018 didapatkan nilai: bandwidth, return  loss.  Parameter  desain  antena  terbaik  dapat dilihat  pada  Tabel  3.  Perbandingan  parameter  hasil simulasi  parameter  awal  dengan  akhir    ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 3. Parameter Desain Akhir Antena
Parameter   L1    l2    L3    L4   Lf    Lg   L  B  C  LG
Ukuran (mm)            9     0     2,5    8     29    30  48  6  6  30
Parameter   W1 W2  W3   W   G1   G2   G3  W4  LF
Ukuran        5     5     25    35     1     1    1,6   1,5   29
(mm)
Tabel 4. Perbandingan Hasil Simulasi Parameter Awal Dengan Parameter Akhir Antena Parameter Parameter Awal Simulasi Parameter Akhir Simulasi Return Loss
Bandwidth
Frekuensi Kerja Ukuran -38, -21, -29 dB 111,4, 124, 275 MHz 2,4, 3,2, 5,1 GHz 35 × 51,5 × 1,6 mm -42, -44, -31 dB 114,4, 121,2, 287,9 MHz 2,4, 3,2, 5,1 GHz 35 × 48 × 1,6 mm
Berdasarkan  Gambar  4  dapat  dilihat  return  loss  hasil simulasi  parameter  akhir  dan  pada  Gambar  5  dapat dilihat  desain akhir antena. Hasil return yang didapat sebesar -42, -44 dan -31 dB pada frekuensi operasi 2,4, 3,2  dan  5,1  GHz.  Nilai  return  loss  yang  didapatkan sudah  baik  karena  nilai    minimumnya  adalah  -10  dB. Frekuensi  operasi  sudah  sesuai  dengan  karakterisitik frekuensi WLAN yaitu 2,4 GHz hingga 2,484 GHz, 5,1 hingga  5,35  GHz  dan  frekuensi  operasi  WIMAX  2,5 GHz hingga 2,6 GHz, 3,1 GHz hingga 3,3 GHz.  Begitu juga dengan bandwidth yang sudah memenuhi standar bandwidth  untuk  WLAN  dan  WIMAX  yaitu  114,4, 121,2  dan  287,9  MHz.  Gambar  6  menampilkan perbandingan hasil simulasi return loss parameter awal dengan parameter akhir.
Gambar 4. Return loss parameter akhir
Gambar 5. Desain Akhir Antena, pada bagian (A) merupakan tampak depan, bagian (B) tampak belakang
S u b st rat e

## Gambar 6. Perbandingan Return Loss Parameter Awal dengan Parameter Akhir
Dalam  melakukan  proses  simulasi,  dilakukan beberapa  perubahan  pada  parameter  awal  yang  dapat memberi  pengaruh  pada  hasil  yang  didapatkan. Perubahan  jarak  slot  dengan  patch  (B)  memberi pengaruh  pada  nilai  return  loss  dan  bandwidth  yaitu return loss sebesar -41dB pada frekuensi 2,4 GHz, -45 dB  pada  frekuensi  5,1  GHz  dan  bandwidth  sebesar 0,0953 Ghz. Kemudian dengan memperpanjang ukuran slot (C) dapat memperdalam return loss untuk frekuensi 2,4 GHz sebesar -47 dB. Selanjutnya mengubah posisi groundplane,  dengan  memperkecil  nilai  (G3)  dapat memperdalam  return  loss  semua  frekuensi  kerja sebesar  -45  dB  pada  frekuensi  2,4  GHz,  -41  dB  pada frekuensi 3,2 GHz dan -32 dB pada frekuensi 5,1 GHz. Adapun  pengubahan  ukuran  (L)  menjadi  lebih  kecil juga  dapat  memperdalam  return  loss  sebesar  -41  dB pada frekuensi 2,4 Ghz dan -45 dB pada frekuensi 3,2 GHz.  Kemudian  dengan  mengubah  jarak  slot  dengan patch, dengan memperbesar nilai (W1) dan (W2) dapat memperlebar  nilai  bandwidth  frekuensi  5,1  menjadi 0,2917  GHz.  Berikutnya  dengan  memperbesar  lebar slot (G1) dan (G2) dapat merubah  frekuensi  kerja 3,2 GHz  menjadi 3,3 GHz
Pada  Gambar  6  dapat  dilihat  perbandingan  hasil return  loss  antara  penelitian  sebelumnya  [1]  dengan antenna yang telah dirancang. Nilai return loss antenna yang  dirancang  didapatkan  hasil  yang  lebih  dari antenna  penelitian  sebelumnya.  Pada  frekuensi  2,4 GHz didapatkan return loss -42 dB yang  jauh lebih baik dari  -38  dB,  kemudian  pada  frekuensi  3,2  GHz didapatkan return loss -44 dB yang lebih dalam dari  - 21 dB, dan pada frekuensi 5,1 GHz didapatkan return loss  -31  dB  yang  lebih  baik  dari  -28  dB.  Dari  segi desain, dimensi desain ini sedikit lebih kecil yaitu 35 × 48 × 1,6 mm dari pada desain sebelumnya yaitu  35 × 51.5  ×  1,6  mm.  Dari  rancangan  ini  kekurangan  yang dapat  diketahui  yaitu  dimensi  antenna  yang  masih cukup besar. Walaupun sudah lebih kecil dari antenna sebelumnya.  namun  mengubah  ukuran  dimensi  dapat mempengaruhi hasil return loss yang didapatkan

## KESIMPULAN
Optimalisasi  antena  mikrostrip  untuk  penerapan pada  WLAN  dan  WiMAX  berhasil  dirancang  pada frekuensi 2,4 GHz, 3,2 GHz,  5,1 GHz dengan  return loss  yang  lebih  baik  -42,  -44,  -31  dB  dan  memiliki ukuran dimensi yang sedikit lebih kecil yaitu  35 × 51.5 ×  1,6  mm  serta  bandwidth  yang  sedikit  lebih  lebar 114,4  MHz,  121,2  MHz  dan  287,9  MHz.  Antena  ini masih  dapat  dikembangkan,  dengan  mengubah parameter  dan  dimensi  antenna  agar  didapakan  hasil yang lebih baik. Diharapkan fabrikasi antena mikrostrip tiga pita ini dapat dikembangkan sedemikian rupa pada penerapan ini..

## REFERENSI
[1] M. A. Nikhaldo, Y. Yulindon, Z. Zurnawita, and F. Firdaus, “MIKROSTRIP  TRIPLE-BAND  ANTENA  UNTUK APLIKASI  WLAN  /  WIMAX,” Semin.  Nas.  Terap.  Ris. Inov. Ke-6 , vol. 6, no. 1, pp. 828–835, 2020.
[2] M.  Dahiya,  “Evolution  of  Wireless  LAN  in  Wireless Networks  Network  Security  View  project  Evolution  of
Wireless  LAN  in  Wireless  Networks,”  no.  December, 2017, [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/321864911
[3] A.  S.  Muzakki,  A.  Mulyana,  and  D.  A.  Nurmantris, “Perancangan  Dan  Optimasi  Jaringan  Wlan  Di  Sman  1 Cibungbulang Kabupaten Bogor,” e-Proceeding Appl. Sci. , vol. Vol.5, no. 2, p. 1637, 2019.
[4] I.  Khan,  H.  Nawaz,  M.  M.  Rind,  K.  Kumar,  M.  A. Chahajro, and A. Mailto, “Comparative Study of Existing and  Forthcoming  WLAN  Technologies,” Int.  J.  Comput. Sci. Netw. Secur. , vol. 18, no. 4, pp. 101–108, 2018.
[5] W.  Widiastuti  and  A.  R.  Susanto,  “Paper  Survey : Perbandingan  Kualitas  Jaringan  dan  Keamanan  pada Teknologi WiMAX,” no. January 2018, 2019.
[6] Q.  Li et  al. ,  “A  triple-band planar  monopole  antenna  for GPS/LTE/WLAN/Wi-Fi/WiMAX  systems,” 2017  IEEE Antennas Propag. Soc. Int. Symp. Proc. , vol. 2017-Janua,
no. 613233,
pp. 2535–2536, 2017,
doi:
10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8073310.
[7] K.  Yu  and  X.  Liu,  “Design  of  tri-band  antenna  with rectangular  ring  for  WLAN  and  WiMAX  application,” 2017 IEEE 6th Asia-Pacific Conf. Antennas Propagation, APCAP  2017  -  Proceeding ,  pp.  1–3,  2018,  doi: 10.1109/APCAP.2017.8420552.
[8] S. Sarkar, A. Banerjee, and B. Gupta, “A Balanced Feed Triple Frequency Patch Loaded Printed Dipole Antenna for WiMAX/WLAN  Applications,” RFM  2018  -  2018  IEEE Int.  RF  Microw.  Conf.  Proc. ,  pp.  123–126,  2018,  doi: 10.1109/RFM.2018.8846522.
[9] S. Dutta, K. Kumari, D. Sarkar, and K. V. Srivastava, “A Compact  Triple-band  Multi-polarized  Slot  Antenna  for WLAN / WiMAX Application,” vol. 3, no. Icmap, pp. 3– 4, 2018.
[10] M.  Shuhrawardy,  M.  H.  M.  Chowdhury,  and  R.  Azim, “Design  of  a  compact  triple-band  antenna  for WLAN/WiMAX applications,” 3rd  Int.  Conf.  Electr.  Inf.
Commun.  Technol.  EICT  2017 ,  vol.  2018-Janua,  no. December, pp. 1–5, 2018, doi:
Muhammad Aditya Nikhaldo dkk : Optimalisasi Antena Mikrostrip Tiga Pita Untuk Penerapan Pada WLAN dan WiMAX
10.1109/EICT.2017.8275154.
[11] V. Setia, K. K. Sharma, and S. Kishen Koul, “Triple-Band Metamaterial Inspired Microstrip Antenna using Split Ring Resonators for WLAN/WiMAX Applications,” 2019 IEEE
Indian Conf. Antennas Propagation, InCAP 2019 , pp. 14–
17, 2019, doi: 10.1109/InCAP47789.2019.9134602.
[12] Y. Wang and C. Chen, “A Triple-Band Printed Monopole Antenna for WLAN / WiMAX / 5G Applications,” no. 1, pp. 2020–2022, 2020.